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    HLB值和乳化劑的選擇

    HLB值和乳化劑的選擇
    HLB值和乳化劑的選擇表面活性劑的親水親油平衡值(HLB值)的概念!獲取方法!及其在選擇乳化劑和控制復合乳化劑配比用量方面的應用.
    在一定條件下,兩種互不混溶的液體,一種以微粒(液滴或液晶)分散于另一種中形成的體系稱為乳狀液.乳狀液在工農業生產!日常生活以及生理現象中都有廣泛應用.乳狀液是熱力學上的不穩定系統,為了進行乳化作用和得到有一定穩定性的乳狀液,要加入能降低界面能的第三種物質,此物質稱為乳化劑.乳化劑是乳狀液賴以穩定存在的**,da多為各種類型的表面活性劑.但并非表面活性劑都適合做乳化劑,所以在制備乳狀液時如何選擇乳化劑就成為一個**問題.實際生產中對乳化劑的選擇有多種方法和原則,其中使用HLB值選擇乳化劑有直觀方便的優點,幾十年來一直被許多部門作為選擇乳化劑的重要依據和手段.
    1 表面活性劑的親水親油平衡(HLB)問題 
    任何表面活性劑分子的結構中,既含有親水基也含有疏水基(即親油基),HLB,即親水親油平衡值,是衡量表面活性劑在溶液中的性質的一個定量指標,是表明表面活性劑親水能力的一個重要參數.
    1.1 HLB的概念 
    1949年,W.C.Griffin在5美**化妝品化學協會期刊6上,發表了題為/表面活性劑按HLB分類0的論文,**先提出了HLB,并做出了如下定義:/我們稱之為親水親油平衡(HLB)值,它是分子中親油的和親水的這2個相反的基的da小和力量的平衡.0[1]表面活性劑在不同性質溶液中所表現出來的活性,可由其HLB值來表示.HLB值的范圍為1~40,HLB值越低,表面活性劑的親油性越強;HLB值越高,表面活性劑的親水性越強.一般地,HLBda于10則認為親水性好,HLB小于10則認為親油性好.HLB值可作為選擇和使用表面活性劑的一個定量指標,同時,根據表面活性劑的HLB值,也可以推斷某種表面活性劑可用于何種用途或用于設計合成新的表對于多數多元醇的脂肪酸酯類表面活性劑[3]:HLB=20(1-S/A).其中S代表表面活性劑(多元醇酯)的皂化值(又稱皂化數),A代表成酯的脂肪酸的酸值.對于皂化值不易測定的多元醇乙氧基化合物:HLB=(E+P)/5.式中E為表面活性劑的親水部分,即乙氧基(C2H4O)的質量分數,P為多元醇的質量分數.皂化值不清的脂肪酸酯如妥爾油!松香酸酯!蜂蠟酯及羊毛酯等的HLB值都可以由上式求算.對于只用乙氧基(C2H4O)為親水部分的表面活性劑和脂肪醇與C2H4O的聚合體,上式簡化為:HLB=E/5.混合表面活性劑的HLB值具有加和性.A,B兩種表面活性劑混合之后的HLB值為:HLB=HLBA*A%+HLBB*B%.2)J.T.Davies關系式基團數法:1957年Davies提出將表面活性劑分子分解為不同的基團,這些基團各自對HLB有一定的貢獻:HLB=7+Σ(親水基的基數)+Σ(親油基的基數).該方法適用于計算陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑的計算指標[2].
    1.2 HLB值的計算 
    (1)Griffin關系式 
    測定HLB值的方法**早由Griffin提出,該法繁瑣且耗時[3].后來Griffin提出用下列經驗式計算某些非離子型表面活性劑的HLB值.質量百分數法(基團重量法)對于有聚氧乙烯基類和多元醇類的非離子型表面活性劑:HLB=20*MH/M.式中,MH為親水基部分的分子量,M為總的分子量.皂化值法對于多數多元醇的脂肪酸酯類表面活性劑[3]:HLB=20(1-S/A).其中S代表表面活性劑(多元醇酯)的皂化值(又稱皂化數),A代表成酯的脂肪酸的酸值.對于皂化值不易測定的多元醇乙氧基化合物:HLB=(E+P)/5.式中E為表面活性劑的親水部分,即乙氧基(C2H4O)的質量分數,P為多元醇的質量分數.皂化值不清的脂肪酸酯如妥爾油!松香酸酯!蜂蠟酯及羊毛酯等的HLB值都可以由上式求算.對于只用乙氧基(C2H4O)為親水部分的表面活性劑和脂肪醇與C2H4O的聚合體,上式簡化為:HLB=E/5.混合表面活性劑的HLB值具有加和性.A,B兩種表面活性劑混合之后的HLB值為:HLB=HLBA*A%+HLBB*B%.
    (2)J.T.Davies關系式 
    基團數法:1957年Davies提出將表面活性劑分子分解為不同的基團,這些基團各自對HLB有一定的貢獻:HLB=7+Σ(親水基的基數)+Σ(親油基的基數).該方法適用于計算陰離子型表面活性劑和非離子型表表面活性劑的HLB與其在油水兩相中的平衡濃度有關[4]:HLB-7=0.36ln(cW/cO)式中cW為表面活性劑在水相中的平衡濃度,cO為表面活性劑在油相中的平衡濃度,cW/cO為表面活性劑在兩相中的分配系數.
    (3)無機性基團貢獻法:
    把表面活性劑劃分為有機性基團(一般疏水)和無機性20,據此得到表面活性劑分子中各基團的無機性!有機性貢獻值.HLB=(E無機性基團值/E有機性基團值)@10
    (4)估算法 
    利用表面活性劑在水中的溶解情況可以估計該表面活性劑的HLB值范圍(見表1).
    水溶液外觀 不分散 不良分散 攪拌后乳狀分散 穩定乳狀分散 半透明**透明 透明液 
    HLB值 1~4 3~6 6~8 8~10 10~13 13~20
    (5)HLB值的實驗測定和計算 
    ① 氣相色譜法氣相色譜固定液分離樣品的能力取決于固定液與樣品中各組分的極性.據此,用表面活性劑做固定液,選擇其他流動相可測定HLB.Beche和Birkmeier,以乙醇和乙烷混合物為流動相,表面活性劑為固定相進行測定,結果表明,乙醇與乙烷的保留時間比與HLB成直線關系:HLB=8.55ρ-6.36.乳化劑載體的極性定義是二組分的保留時間比ρ: ρ=REtOH/RHex.其中,REtOH為乙醇的保留時間,RHex為乙烷的保留時間.當乳化劑含有較多的自由多元醇組分時直線關系須做校正.保留時間比值隨溫度而改變,一般采用折中溫度80度,在此溫度下,da部分非離子乳化劑為液體.
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